8.3 金属资源的利用和保护（第1课时）-2024-2025学年九年级化学下册同步资源包（人教版2024）

课题3 金属资源的利用和保护 第1课时 金属资源的利用 关于不纯物质的化学方程式计算 一、【学习目标】 1.能说出铁、铝、铜等常见金属的矿物，能记住炼铁的原理和方法。 2.理解实验室模拟炼铁遇到的相关问题。 3.能运用化学方程式对含有杂质的反应物或生成物进行有关计算。 二、【自主学习】 知识点1：金属资源的存在形式 1.地球上的金属资源广泛的存在于 地壳 和 海洋 中，除少数很不活泼的金属如 金 、 银 等可以以单质形式存在外，其余都以 化合物 形式存在。 2.常见的矿石有： （1）铁矿石有：磁铁矿(主要成分是 Fe3O4 ) 赤铁矿(主要成分是 Fe2O3 ) （2）铝矿石有：铝土矿(主要成分是 Al2O3 ) （3）铜矿石有：赤铜矿(主要成分是 Cu2O ，化学名叫 氧化亚铜 ) 知识点2：铁的冶炼 炼铁原理：在 高温 条件下，利用 一氧化碳 把铁从它的氧化物中还原出来。 CO还原氧化铁的反应原理（用化学方程式表示）：3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 （一）工业炼铁 1. 主要设备：高炉。 2. 原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。 3. 涉及的反应化学方程式 ①3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 ②CO2+C2CO ，2C+O22CO ③C+O2 CO2 4. 原料中铁矿石的作用是 提供铁元素 。 焦炭的作用是① 产生还原剂CO ② 提供热量 。 石灰石的作用是 把SiO2变为矿渣 。 5. 产品： 生铁 。 6. 工业炼铁时先把铁矿石先粉碎处理的目的是 增大接触面积，使其更快，更充分的反应 。 7. 出铁口比出渣口低的原因是 铁水的密度比矿渣大 。 8. 猜测工业炼铁不直接用碳直接来还原氧化铁的原因是 碳和铁矿石难以均匀混合等 。 （二）实验室模拟炼铁：一氧化碳还原氧化铁的实验 1. 实验装置 2. 实验步骤 ①实验开始时，先通CO，然后再点燃酒精喷灯，其目的是 排尽管内的空气，防止爆炸 。 ②实验结束时，要先熄灭酒精喷灯，直到 冷却到室温 ，再停止通CO，其目的是防止 澄清石灰水倒吸使玻璃管破碎 / 防止空气倒吸使铁再次被氧化（无石灰水的检验装置时） 。 酒精灯“迟到早退”！ 3. 玻璃管中实验现象： 红 色固体变为逐渐 黑 色。 4. 澄清石灰水的作用是 检验是否产生二氧化碳 。 5. 实验末尾放置酒精灯的作用是： 处理尾气，防止污染空气 。必须要做尾气处理的原因是 CO有毒 。能用点燃的方式处理尾气的原因是CO有可燃性。 6. 本实验所表现出的CO的化学性质有 还原性　、　可燃性　、　毒性。 知识点3：关于不纯物质的化学方程式计算 化学方程式所表达的是纯净物间的质量关系，所以混合物的质量不能直接代入方程式进行计算，化学方程式所计算出的量一般也是纯净物的质量。 ※当反应物或生成物都是混合物时有两种处理办法： ●应首先换算成纯净物质的质量，再进行计算。纯净物的质量=混合物的质量×其纯度（质量分数） ●根据质量守恒定律，先求出一种纯净物的质量，然后再用此纯净物的质量进行计算。 ※当所给反应物的质量不止一种时，要考虑哪种物质的质量过量，涉及可能过量的计算或表格题计算时常用的两句话： ●哪种物质反应完，按哪种物质计算（根据反应物求生成物时）： ●要算什么，什么要反应完（根据生成物求反应物时） 三、【课时检测】（选择题和方程式每个2分，填空每空1分，共65分）得分 1. 炼铁的原料是( D ) ①焦炭 ②生石灰 ③石灰石 ④空气 ⑤铁矿石 ⑥一氧化碳 A．②④⑥ B．①②④⑤ C．①③④⑥ D．①③④⑤ 2．铝土矿主要成分的化学式是Fe2O3。工业生产中，通过电解氧化铝得到铝和氧气，该反应的化学方程式是2Al2O3= (通电)4Al+3O2↑。 用磁铁矿炼铁的方程式4CO + Fe3O4 3Fe + 4CO2。 3．将少量高炉中炼出的产品放入烧杯中，加入足量的稀盐酸可观察到的现象是 固体表面有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色 ，发生反应的化学方程式是Fe + 2HCl FeCl2 + H2↑，当反应停止后还可观察到烧杯底部有不溶物，该物质是 C (填化学式)； 4. 炼铁厂以赤铁矿石(主要成分为Fe2O3)、焦炭、石灰石、空气等为主要原料炼铁，主要反应过程如图所示： 请根据上图和所学知识回答相关问题： (1) 生铁属于_混合物_(填“纯净物”或“混合物”)。 (2) 炼铁前将铁矿石粉碎的目的是__增大接触面积，使其充分反应（加快反应）__； (3) 反应过程①②③中，属于化合反应的有_①②_(填序号)。 (4) 原料中焦炭的作用有产生还原剂CO、 提供热量 。 (5) 炼铁得到的主要产品是__B_(填字母)。 A. 纯铁 B. 生铁 C. 钢 (6) 生铁含碳约2%~4.3%，钢的含碳量0.03%~2%。在古代，人们把在高温下烧红的生铁反复锤打以降低碳含量，最终使生铁转化为钢，这也是成语“百炼成钢”的来历．请写出上述转变中最关键的一步反应的化学方程式C + O2 = (高温) CO2。 5. 某同学使用下图所示装置，试验一氧化碳与氧化铜的反应，请回答下列有关问题： （1）有下列实验步骤： ①加热；②通入CO；③停通CO；④停止加热； 实验开始时，应先 ② ；（标号填空，下同）然后 ① 。其目的是 排尽管内的空气，防止爆炸 。 实验结束时，应先 ④ ；（标号填空，下同）然后 ③ 。其目的是 防止石灰水倒流，使玻璃管炸裂 。 （2） 实验进行一段时间后，A装置中出现的现象为 黑色固体逐渐变红 ， 说明有 铜 生成。反应方程式为CO + CuO = (△) Cu + CO2； B装置中出现的现象为 澄清石灰水变浑浊，方程式是CO2 + (CaOH) 2 = Ca CO3↓+H2O。 C装置中的现象是 产生蓝色火焰 ，C装置的目的是处理尾气，防止污染空气。 （3）任意写本实验装置中的两个实验仪器名称 酒精灯 、 铁架台 6. 根据如图所示关系回答问题。 （1）写出上图各物质化学式 A H2 B Fe C CuSO4 D FeSO4 E H2SO4 （2）写出①反应的化学方程式3H2 + Fe2O3 = (△) 2Fe + 3H2O ②反应的化学方程式 Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu ③反应的化学方程式 Fe + H2SO4 FeSO4 + H2↑ 7. A---F和X都是初中化学中常见的物质，其中A、C是无色气体，B、F为红色固体，E为黑色固体，它们之间的转化关系如图所示（部分生成物已省略） （1）写出A物质的名称： CO ． （2）写出符合反应②的一个化学方程式： Fe + CuSO4FeSO4 + Cu． （3）反应①在工业上常用于 炼铁 ． （4）反应③属于 化合反应 （填基本反应类型）． — 2 — — 1 — 学科网（北京）股份有限公司 8. （7分）用2000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少？ （用化学反应方程式和元素守恒两种方法求解）（Fe-56，O-16） 方法一：（化学反应方程式求解） 设：生成Fe的质量为X 3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 160 112 2000t×80% X = =1120t 1120t÷96% =1166.7t 方法二：（化学反应中元素守恒求解） 2000t×80% × ×100%＝ 1120t 1120t÷96% =1166.7t 答：…… 9.（6分）化学兴趣小组为测定某大理石样品中碳酸钙的质量分数，向3g大理石样品中分4次加入一定质量分数的稀盐酸（杂质不溶于水，也不与盐酸反应），每次充分反应后，经过滤、洗涤、干燥后称量，数据如下表： 稀盐酸的用量 5g 5g 5g 5g 剩余固体的质量 2g 1g 0.6g 0.6g （1） 大理石样品中碳酸钙的质量分数为80% 。 （2） 计算所用稀盐酸的溶质的质量分数。（HCl在溶液中的质量分数）（写出计算过程） 【提示】：表格题的难点在于考虑“应该按第几次的数据来计算”！ 判断的方法是“要算什么，什么应反应完”。 解：5g稀盐酸中HCl的质量为， CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑ 100 73 1g = =0.73g ×100%=14.6% 答：…… $$ 课题3 金属资源的利用和保护 第1课时 金属资源的利用 关于不纯物质的化学方程式计算 一、【学习目标】 1.能说出铁、铝、铜等常见金属的矿物，能记住炼铁的原理和方法。 2.理解实验室模拟炼铁遇到的相关问题。 3.能运用化学方程式对含有杂质的反应物或生成物进行有关计算。 二、【自主学习】 知识点1：金属资源的存在形式 1.地球上的金属资源广泛的存在于 和 中，除少数很不活泼的金属如 、 等可以以单质形式存在外，其余都以 形式存在。 2.常见的矿石有： （1）铁矿石有：磁铁矿（主要成分是 ) 赤铁矿（主要成分是 ） （2）铝矿石有：铝土矿（主要成分是 ) （3）铜矿石有：赤铜矿（主要成分是 ，化学名叫 ） 知识点2：铁的冶炼 炼铁原理：在 条件下，利用 把铁从它的氧化物中还原出来。 CO还原氧化铁的反应原理（用化学方程式表示）： （一）工业炼铁 1. 主要设备：高炉。 2. 原料： 、 、 、 。 3. 涉及的反应化学方程式 ① ② 、 ③ 4. 原料中铁矿石的作用是 。 焦炭的作用是① ② 。 石灰石的作用是 。 5. 产品： 。 6. 工业炼铁时先把铁矿石先粉碎处理的目的是 。 7. 出铁口比出渣口低的原因是 。 8. 猜测工业炼铁不直接用碳直接来还原氧化铁的原因是 。 （二）实验室模拟炼铁：一氧化碳还原氧化铁的实验 1. 实验装置 2. 实验步骤 ①实验开始时，先通CO，然后再点燃酒精喷灯，其目的是 。 ②实验结束时，要先熄灭酒精喷灯，直到 ，再停止通CO，其目的是防止 。 酒精灯“迟到早退”！ 3. 玻璃管中实验现象： 色固体变为逐渐 色。 4. 澄清石灰水的作用是 。 5. 实验末尾放置酒精灯的作用是： 。必须要做尾气处理的原因是 。能用点燃的方式处理尾气的原因是 。 6. 本实验所表现出的CO的化学性质有 。 知识点3：关于不纯物质的化学方程式计算 化学方程式所表达的是纯净物间的质量关系，所以混合物的质量不能直接代入方程式进行计算，化学方程式所计算出的量一般也是纯净物的质量。 ※当反应物或生成物都是混合物时有两种处理办法： ●应首先换算成纯净物质的质量，再进行计算。纯净物的质量=混合物的质量×其纯度（质量分数） ●根据质量守恒定律，先求出一种纯净物的质量，然后再用此纯净物的质量进行计算。 ※当所给反应物的质量不止一种时，要考虑哪种物质的质量过量，涉及可能过量的计算或表格题计算时常用的两句话： ●哪种物质反应完，按哪种物质计算（根据反应物求生成物时）： ●要算什么，什么要反应完（根据生成物求反应物时） 三、【课时检测】（选择题和方程式每个2分，填空每空1分，共65分）得分 1. 炼铁的原料是( ) ①焦炭 ②生石灰 ③石灰石 ④空气 ⑤铁矿石 ⑥一氧化碳 A．②④⑥ B．①②④⑤ C．①③④⑥ D．①③④⑤ 2．铝土矿主要成分的化学式是 。工业生产中，通过电解氧化铝得到铝和氧气，该反应的化学方程式是 。用磁铁矿炼铁的方程式 。 3．将少量高炉中炼出的产品放入烧杯中，加入足量的稀盐酸可观察到的现象是 ，发生反应的化学方程式是 ，当反应停止后还可观察到烧杯底部有不溶物，该物质是 (填化学式)； 4. 炼铁厂以赤铁矿石(主要成分为Fe2O3)、焦炭、石灰石、空气等为主要原料炼铁，主要反应过程如图所示： 请根据上图和所学知识回答相关问题： (1) 生铁属于_ _(填“纯净物”或“混合物”)。 (2) 炼铁前将铁矿石粉碎的目的是__ __； (3) 反应过程①②③中，属于化合反应的有_ (填序号)。 (4) 原料中焦炭的作用有 、 。 (5) 炼铁得到的主要产品是__ _(填字母)。 A. 纯铁 B. 生铁 C. 钢 (6) 生铁含碳约2%~4.3%，钢的含碳量0.03%~2%。在古代，人们把在高温下烧红的生铁反复锤打以降低碳含量，最终使生铁转化为钢，这也是成语“百炼成钢”的来历．请写出上述转变中最关键的一步反应的化学方程式 。 5. 某同学使用下图所示装置，试验一氧化碳与氧化铜的反应，请回答下列有关问题： （1）有下列实验步骤： ①加热；②通入CO；③停通CO；④停止加热； 实验开始时，应先 ；（标号填空，下同）然后 。其目的是 。 实验结束时，应先 ；（标号填空，下同）然后 。其目的是 。 （2） 实验进行一段时间后，A装置中出现的现象为 ， 说明有 生成。反应方程式为 ； B装置中出现的现象为 ，方程式是 。 C装置中的现象是 ，C装置的目的是 。 （3）任意写本实验装置中的两个实验仪器名称 、 。 6. 根据如图所示关系回答问题。 （1）写出上图各物质化学式 A B C D E （2）写出①反应的化学方程式 ②反应的化学方程式 ③反应的化学方程式 7. A---F和X都是初中化学中常见的物质，其中A、C是无色气体，B、F为红色固体，E为黑色固体，它们之间的转化关系如图所示（部分生成物已省略） （1）写出A物质的名称： ． （2）写出符合反应②的一个化学方程式： ． （3）反应①在工业上常用于 ． （4）反应③属于 （填基本反应类型）． — 2 — — 1 — 学科网（北京）股份有限公司 8. （7分）用2000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少？ （用化学反应方程式和元素守恒两种方法求解）（Fe-56，O-16） 方法一：（化学反应方程式求解）（5分） 方法二：（化学反应中元素守恒求解）（2分） 9.（6分）化学兴趣小组为测定某大理石样品中碳酸钙的质量分数，向3g大理石样品中分4次加入一定质量分数的稀盐酸（杂质不溶于水，也不与盐酸反应），每次充分反应后，经过滤、洗涤、干燥后称量，数据如下表： 稀盐酸的用量 5g 5g 5g 5g 剩余固体的质量 2g 1g 0.6g 0.6g （1） 大理石样品中碳酸钙的质量分数为 。 （2） 计算所用稀盐酸的溶质的质量分数。（HCl在溶液中的质量分数）（写出计算过程） 【提示】：表格题的难点在于考虑“应该按第几次的数据来计算”！ 判断的方法是“要算什么，什么应反应完”。 $$